ТВ-Чиркей

Українське Новинне Інформаційне Агентство



Огляд підсилювачів RM Italy

 

Кожен радіоаматор рано чи пізно замислюється над придбанням підсилювача потужності. Це і володарі малопотужних трансиверів, і користувачі класичних 100-ватних апаратів. У користувачів малопотужних трансиверів стоїть завдання зробити так, що б їх чули не тільки радіоаматори з хорошими антенами, але і всі інші. У користувачів класики завдання дещо інше. Додатково розвантажити і убезпечити вихідний каскад використовуваного трансивера. Другим завданням для обох груп користувачів варто підсилитися до такої міри, що б їх почула далека станція або забезпечити комфортну розмову на круглому столі під час роботи за місцем.

У цій статті ми розглянемо підсилювачі КВ діапазону Італійської фірми RM, проведемо повний аналіз схемотехніки і технічних характеристик розглянутих підсилювачів. У першій частині ми розглянемо найбільш бюджетні моделі підсилювачів. У другій частині будуть розглянуті більш дорогі підсилювачі, але більш повноцінні. У третій частині розглянемо дві моделі базового виконання з живленням від мережі змінного струму 220В.

Вступ

Фірма RM заснована в 1974 році Remo Marchioni в містечку Porretta Terme на півночі Італії. Від перших букв імені і прізвища людини, який заснував фірму, власне і пішла назва. Основний напрямок виробництво фірми – виготовлення якісного допоміжного радіоаматорського обладнання за мінімально можливими цінами. Фірма RM виробляє не тільки підсилювачі, але і блоки живлення, стабілізатори напруги, інвертори, системи захисту від перенапруги і від короткого замикання, ВЧ-фільтри. Більшу частину свого доходу фірма інвестує в дослідження і нові розробки. Тому їх вироби завжди актуальні, високотехнологічні і мають високу якість виготовлення. У нашій країні фірма RM найбільш відома за своїми ВЧ підсилювачів потужності, які мають дуже хороший параметр по співвідношенню ціна / якість / потужність. Завдяки цьому підсилювачі фірми RM по праву завоювали велику популярність у користувачів.

Короткий екскурс в теорію

Перш ніж ми почнемо огляд – влаштуємо маленький екскурс в теорію роботи підсилювача і правила вимірювання їх параметрів. Робимо це, для того що б стало зрозуміло – звідки беруться деякі цифри при вимірюванні характеристик і уникнути спірних моментів. Головним спірним моментом є різні цифри вихідної потужності підсилювачів для різних режимів роботи. Ось основні терміни:

максимальна потужність
Потужність на піку обвідної
ефективна потужність
В цінниках на підсилювачі зазвичай вказують найбільшу потужність, яка описується як «потужність в режимі SSB» або в іноземній літературі позначають як «PEP». Здогадайтеся для чого це зроблено самі. Виражається вона значенням потужності на піку обвідної. У багатьох радіоаматорів відразу виникає питання. «Як потужність в режимі SSB може бути вище постійної максимальної потужності?» Це пов’язано зі специфікою вимірювання і визначеннями.

Якщо ми підключимо трансивер до навантаження 50 Ом і поміряти осциллографом напруга при подачі несучої, то побачимо синусоїду частотою F.

При вимірах прийнято оперувати такими термінами:

Максимальна або пікова напруга Uпік
Чинне напруга Uд
Напруга від піку до піку Uп-п
Коли ми міряємо напругу стрілочним або цифровим приладом, то він нам показує завжди діюче значення напруги або струму, яке завжди в 0.7 разів менше максимального або пікового значення. Ще його називають середньоквадратичним значенням напруги. Чому вважається завжди саме діюче значення, а не пікове? А тому, що під діючим значенням змінного струму (або напруги) ми розуміємо такий постійний струм, який за той же самий час робить ту саму роботу (або виділяє таку ж кількість тепла), що і даний змінний струм. Відповідно, потужність, яку покаже прилад або ми вираховуємо при вимірюванні напруги на навантаженні 50 Ом в режимі несучої – це і буде наша справжня реальна потужність, яку здатний розвинути трансивер або підсилювач в режимі несучої. Далі вступає в дію гра понять. Значення потужності в режимі обвідної звичайними приладами поміряти можна, але можна розрахувати. Для вимірювання пікових значень потужностей або напруги використовую осцилограф або спеціальні вимірювачі пікових значень.

Далі виходить ще цікавіше. Якщо ми даємо серію точок і серію тире в режимі CW, то значення середньої виміряної потужності за одиницю часу виходить різний. Середня потужність при передачі серії точок виходить нижче, ніж при передачі серії тире. Це пов’язано з тим, що за один і той же час, енергії при передачі в точках передалося менше ніж в тирі. А якщо ми говоримо перед мікрофоном звичайної гучністю, то середня потужність на виході трансивера виходить в 4-5 разів менше, ніж потужність в режимі несучої. Це пов’язано з тим, що в розмовній мові спектр найгучніших звуків і самих тихих дуже нерівномірний і сильно індивідуальний у кожного оператора. Для підняття значення середньої потужності застосовують компресори динамічного діапазону або підсилювачі-обмежувачі. Тому, коли в описі буде вказана вихідна потужність – то це буде ефективна потужність в режимі несучої. А якщо вказано значення потужності «в режимі SSB» або «PEP», то це означає, що вказана розрахована потужність на піку обвідної. Виміри проводилися в 2х режимах потужності 5Вт. Зроблено це для того що б можна було оцінити вихідну потужність спільно з QRP-трансівером типу Yaesu FT-817, Flex-1500 або іншими саморобними апаратами.

Частина 1. Максимум потужності за мінімум грошей

Найбільш дешеві підсилювачі для КВ діапазону представлені моделями підсилювачів:

RM KL-203
RM KL-203P
RM KL-300
RM KL-300P
RM KL- 500
RM KL- 500-24
RM KL-501
Моделі підсилювачів, які закінчуються буквою P мають вбудований попередній підсилювач з прийому. Модель підсилювача KL-500-24 відрізняється від інших моделей тим, що може харчуватися, від джерела напругою 24 Вольта і спеціально призначена для установки в великому вантажному автомобілі. Всі підсилювачі даної лінійки мають найпростішу схемотехнику виконання, що і зумовило їх низьку вартість. Кожен підсилювач постійно поліпшується за характеристиками, що відображено вже в декількох ревізіях вироблених друкованих плат.

RM KL-203P

Короткі характеристики і особливості:

Напруга харчування – 12-14 Вольт
Струм – 5-12 Ампер
Вхідна потужність – 1-10 Ватт
Вихідна потужність – 10-100 Ватт
Попередній підсилювач з прийому (для версії Р)
2 моделі найпростіших і найдешевших підсилювачів. Друга модель має на борту попередній підсилювач з прийому. Це зручна функція, коли підсилювач використовується в мобільному варіанті і робота ведеться на коротку автомобільну антену.

Схема попереднього підсилювача з прийому

Схема попереднього підсилювача проста. Застосовано каскад по схемі із загальним емітером і електронним управлінням. Присутні ланцюга захисту від перевантаження. Посилення такого каскаду становить орієнтовно 6-9дБ.Ета схема попереднього посилення застосована у всій лінійці підсилювачів KL-XXXP. За фактом обміру характеристик підсилювачів вдалося з’ясувати, що коефіцієнт посилення цього каскаду вище, і становить всі 15 дБ. Для перевірки був використаний стенд на основі трансивера Flex-1500 і радіотестера Hewlett-Packard 8935 в якості генератора сигналів каліброваного рівня. Такі ж цифри показали всі інші підсилювачі.
Ось такі скріншоти, що підтверджують роботу підсилювача ми можемо бачити.

Поданий сигнал з генератора рівнем -90дБм. Попередній підсилювач в положенні OFF (1дБ загубився на декількох перехідниках і довгому кабелі).

Поданий сигнал з генератора рівнем -90дБм. Попередній підсилювач в положенні ON.
Разом, чисті 15дБ посилення. А тепер, якщо перерахувати за шкалою S-метра – це 2,5 бала надбавки сигналу або на слух різниця між «нічого не чути» і «розбірливо чути».
Обидва підсилювача мають одну схемотехнику. Це двотактний широкосмуговий підсилювач на польових транзисторах. В англійському варіанті такі підсилювачі називають підсилювачами типу «push-pull».

Основа схеми підсилювача потужності

Підсилювач KL-203 / 203P виконаний за максимально спрощеною схемою. Має мінімально необхідні ланцюги захисту по входу. У схемі застосовані транзистори з високим посиленням, що дозволяє отримати досить велику вихідну потужність, маючи при цьому досить просту схемотехнику. Років 5 тому фірма RM застосовувала в цих підсилювачах транзистори MS1307, широко поширені в с Сі-Бі підсилювачах на 27 МГц. Насправді, це, найімовірніше, транзистори 2SC1307 фірми NEC. Описи на MS1307 в інтернеті знайти не вдалося, швидше за все, транзисторів з таким позначень в природі не існує, за те на другу марку транзисторів даташит виявився тут . Зараз фірма RM застосовує невідомі транзистори, промарковані на заводі, як MOS RM3. Це польові транзистори з ізольованим затвором мають хороші параметри щодо посилення та стабільності роботи. Цілком ймовірно, що це ті ж 2SС1307. Що б забезпечити високу вихідну потужність – в кожному плечі підсилювального каскаду їх встановлено по 2 штуки в паралель. Але, як показує досвід використання даних підсилювачів, транзистори ці вельми ніжні і бояться великих неузгодженостей. Тому, при використанні підсилювачів подібного типу обов’язково потрібно подбати про хороше узгодження антени з підсилювачем. Спільно з підсилювачем коштувати застосовувати тільки добре налаштовані діапазонні антени, або ставити ФНЧ після підсилювача і застосовувати ручний або автоматичний тюнер.

Застосовувана в тюнері схема побудови підсилювачів має хороші характеристики по лінійності, а 2-хтакная схемотехніка дозволяє ефективно придушити парні гармоніки. Так само, 2-хтактного схемотехніка побудови підсилювачів має широкосмуговий вхід і вихід, що дуже підходить для КВ підсилювачів. Більшою мірою параметр широкополосности залежить від конструктивних особливостей вхідного і вихідного трансформатора. У конструктиві підсилювача KL-203 все сильно спрощено, тому максимальне посилення він має не у всій смузі частот КВ діапазону, а обмежений зверху частотою 30МГц і 15-20МГц знизу.

Таблиця вихідної потужності підсилювача, струму і КСВ в залежності від вхідної потужності.

Частота (МГц) Рвх (Вт) Вих (Вт) Струм (А) КСВ
29 10 90 6.8 1.2
27 10 100 7.2 1.1
27 5 50 4 1.1
24 10 95 7 1.2
18 10 90 7 1.3
14 10 105 7.2 1.7
10 10 110 7.3 2.5
7 10 90 6.5 більше 5
RM KL-300P

Короткі характеристики і особливості:

Вхідна потужність – 1-10 Ватт
Вихідна потужність – 20-200 Ватт
Напруга харчування – 12-14 Вольт
Струм – 10-20 Ампер
Попередній підсилювач з прийому (для версії Р)
2 режиму вихідної потужності
Ці два підсилювача, так само як і попередні відрізняються тільки наявністю вбудованого попереднього підсилювача, описаного вище. Підсилювач так само виконаний по 2-хтактного схемою, але в каскаді посилення застосовані вже не польові MOS транзистори, а біполярні і набагато більшої потужності. Відповідно їх посилення набагато вище. Це добре відомі транзистори SD1446 фірми SGS-THOMSON Microelectronics GROUP. Даташіта на них можна подивитися тут . Вони спеціально розроблені для застосування в кінцевих каскадах підсилювачів. Мають хороший ККД, і більш стійкі в роботі при сильному неузгодженості і високому КСВ антени.

При розтині підсилювача з’ясувалося, що в підсилювачах останніх партій коштують не SD1446, хоча всього рік-півтора назад стояли саме вони. У новому підсилювачі стоять транзистори MS1051. Ось тут лежить даташит на них. Це транзистори концерну Advanced Power Technology. Якщо порівняти цей транзистор з SD1446, то можна помітити що за характеристиками транзистор MS1051 трохи краще. Посилення у MS1051 більше, потужність віддачі у них вище рази в півтора, а відповідно і загальне ККД підсилювача буде вище.

Основа схеми підсилювача потужності.

В підсилювачі застосована найпростіша схема мостового підсилювача на біполярних транзисторах, найпростіша RC-ланцюжок негативно зворотного зв’язку для вирівнювання посилення по частоті, найпростіша ланцюг автоматичного зсуву. Транзистори працюють в режимі «С». Тобто використовується найпростіша схема з мінімум деталей, через що і вартість підсилювача сама мінімально можлива.

Як і в разі підсилювача на польових транзисторах, в підсилювачі на біполярних транзисторах широкополосность визначається конструкцією вхідних і вихідних трансформаторів. Від конструкції вхідного трансформатора так само залежить КСВ по входу підсилювача. У таблиці, представленій нижче наведені виміри вихідної потужності в залежності від вхідних, а так само КСВ по входу.

Таблиця вихідної потужності підсилювача

F MHz Pwr 5W Hi (SWR) Pwr 5W Low (SWR) Pwr 2.5W Pwr 1W
1 – – – –
2 – – 200 100
3 Вх 3,5 Вих> 200 (> 5) * > 200 (1,5) 195 60
4 Вх 3,5 Вих> 200 (> 5) * 180 (1,4) 190 50
5 Вх 3,5 Вих> 200 (> 5) * 150 (1,4) – –
6 Вх 3,5 Вих 190 (> 5) * 150 (1,4) – –
7 Вх 3,5 Вих> 200 (> 5) * 140 (1,5) 170 75
8 Вх 3 Вих 160 (> 5) * 125 (1,4) – –
9 Вх 3,5 Вих 170 (> 5) * 140 (1,55) – –
10 Вх 3 Вих 160 (> 5) * 130 (1,6) 165 40
11 Вх 3 Вих 160 (> 5) * 120 (1,6) – –
12 Вх 3 Вих 150 (> 5) * 110 (1,6) – –
13 Вх 2,5 Вих 130 (> 5) * 110 (1,5) – –
14 Вх 3 Вих 150 (> 5) * 100 (1,5) 120 23
15 135 (3) 90 (1,4) – –
16 125 (3) 80 (1,35) – –
17 115 (2,2) 70 (1,25) – –
18 120 (2) 65 (1,22) 90 30
19 115 (1,8) 65 (1,2) – –
20 115 (1,65) 65 (1,2) – –
21 115 (1,6) 67 (1,1) 85 33
22 117 (1,5) 68 (1,05) – –
23 120 (1,3) 70 (1,02) – –
24 120 (1,3) 70 (1,02) 80 30
25 120 (1,25) 70 (1,05) – –
26 120 (1,2) 70 (1,1) – –
27 120 (1,3) 65 (1,25) 63 25
28 115 (1,4) 60 (1,3) 56 21
29 102 (1,6) 51 (1,4) 50 18
30 84 (1,8) 42 (1,6) – –
* – Застосований автотюнеров в трансивері і знижена вхідна потужність
KL-501

Короткі характеристики і особливість:

Вхідна потужність – 1-10 Ватт
Вихідна потужність – 60-300 Ватт
Напруга харчування – 12-14 Вольт
Струм – 10-35 Ампер
Режими роботи – AM / FM, SSB, CW
Попередній підсилювач з прийому
3 режими вихідної потужності
Індикація вихідної потужності
Вхід зовнішнього управління режимом RX / TX
Вхід віддаленого управління підсилювачем
Це підсилювач по схемотехніки побудови відрізняється від підсилювача KL-500 введенням додаткового сервісу з управління та відображенню параметрів. На відміну від описаних вище підсилювачів, на передній панелі цього підсилювача, на світлодіодним шкалою відображається рівень вихідної потужності. І головною відмінністю цього підсилювача є можливість дистанційно по кабелю управляти такими параметрами як рівень вихідної потужності, включення / вимикання підсилювача з прийому. Як змінити спосіб роботи АМ / FM або SSB / CW і рівень вихідної потужності.

Відмінною особливістю підсилювачів серії KL-XXX, є відсутність фільтрів низьких частот. Якщо 2-хтактного включення транзисторів в підсилювачі ще дозволяє ефективно придушити все парні гармоніки за рахунок правильного виконання сімметріірующіх трансформаторів, то непарні гармоніки в двотактних підсилювачах не пригнічуючи зовсім. Величина непарних гармонік залежить від режиму роботи каскадів. Для режиму FM зазвичай основний упор робиться на велике посилення сигналу при дуже високому ККД підсилювача в цілому, яке може досягати 85%. Лінійність роботи каскадів в цьому випадку неважлива. Відповідно рівні непарних гармонік в такому режимі посилення максимальні і можуть досягати -16дБ (3-тя гармоніка) від рівня основного сигналу. У режимі посилення AM і SSB сигналів важливо зберегти вірність передачі голосу оператора. Тому параметр лінійності в таких підсилювачах повинен витримуватися досить жорстко. При цьому ККД роботи ідеального AM / SSB підсилювача падає до 30%. На практиці намагаються знайти компромісні режими, зберігаючи досить високим значення ККД, при допустимому рівні нелінійних спотворень і відповідно гармонік.

Із запропонованих вище підсилювачів, тільки в схемотехніці підсилювача KL-300 відсутній зсув транзисторів, яке визначає лінійність. Тому підсилювальний каскад працює в режимі «С» з максимальним ККД, але має дуже великий рівнем гармонік. Режим SSB в ньому присутній номінально, і застосовувати цей підсилювач для постійної роботи на КВ без внутрішніх переробок навряд чи варто. Цей підсилювач дуже добре підійде для роботи в автомобілі на Сі-Бі в режимі ФМ. Творчі люди люблять конструювати, можуть взяти цей підсилювач за основу в своїх конструкціях, при тому, що він має найкраще співвідношення ціна / потужність!

Набагато вдаліше виконані підсилювачі KL-400/500/501. У них вже реалізовані компромісні рішення для того що б забезпечити високу ККД роботи підсилювача в режимі FM, так і дотримані вимоги лінійності для роботи в режимі АМ і SSB, але, на жаль, при цьому рівень непарних гармонік залишається досить високий. Для того щоб не створювати постійно перешкод користувачам іншої апаратури використовувати ці підсилювачі бажано в машині, а якщо ви захочете застосовувати ці підсилювачі в стаціонарному варіанті, то обов’язково спільно з підсилювачем потрібно застосовувати зовнішній фільтр нижніх частот. Для того що б максимально знизити вартість підсилювачів – довелося відмовитися від цих фільтрів.

Частина 2. Дорого, але якісно!

У світлі описаної вище ситуації з відсутністю діапазонних фільтрів низьких частот, ми можемо зробити висновки, що підсилювачі серії KL підходять для установки в автомобіль або фуру. Для використання підсилювачів KL в стаціонарному варіанті потрібно використовувати зовнішні діапазонні фільтри нижніх частот. Або ж, витратити більше грошей і придбати дорожчий підсилювачі потужності з уже встановленими фільтрами. Фірма RM для цього випадку пропонує підсилювачі серії HLA. Підсилювачі серії HLA мають покращений сервіс в плані управління, а саме – мають повну автоматизацію перемикання за діапазонами, автоматизацію перемикання режиму роботи прийом / передача, мають захист від перегріву і захист від перевищення КСВ. Додатково представлені 2 версії підсилювачів з уже встановленими вентиляторами для примусового продування в разі перегріву. Модельний ряд представлений 2а підсилювачами потужністю 150 і 300 Ватт, з 2я модифікаціями по обдуву радіаторів:

RM HLA – 150 Plus
RM HLA – 150 V Plus (версія з вентилятором)
RM HLA – 300 Plus
RM HLA – 300 V Plus (версія з вентилятором)
RM HLA-150 Plus і RM HLA-150 V Plus
RM BLA-350

Короткі характеристики і особливість:

Вхідна потужність – 12 Ватт (14 макс)
Вихідна потужність – 300 Ватт
Напруга харчування – 220 Вольт
Режими роботи – AM / FM, SSB, CW
Діапазон робочих частот – 1,5-30 МГц
Вхідний КСВ <2
Стрілочна індикація рівня вихідної потужності
РКІ індикатор, що відображає настройки і стан підсилювача.
Режим «Обхід»
Примусова 2х-рівнева вентиляція радіатора
Повністю автоматичний або ручний вибір діапазону роботи
Захист від перевищення вхідної потужності, температури і КСВ
Мікропроцесорне управління режимами роботи
Новий підсилювач фірми RM середньої потужності, здатний на навантаженні 50 Ом розвинути 300 Ватт ВЧ – потужності в будь-якому робочому діапазоні частот, забезпечить виконання більшості завдань середнього радіоаматора. Це і докликатись далекого кореспондента на 15м, 20м або 40м діапазоні, і підійти на 80м до друзів мирно поговорити на технічні теми, і гідно виглядати на змаганнях серед «Big Gun» учасників.

Підсилювач виконаний в надійному міцному металевому корпусі. На передній панелі корпусу винесені всі органи управління і індикації. З великого стрілочного індикатора зручно зчитувати показання вихідної потужності. Безліч параметрів настроювання підсилювача відображаються на 2х строчном РКІ індикаторі і можуть бути налаштовані вручну.

На задній стінці підсилювача для входу і виходу сигналу використовуються 2 роз’єми SO-239 з якісної ВЧ-ізоляцією, виконаною з тефлону. Вхід зовнішнього управління передачею і вхід управління режимом посилення – ALC.

Схемотехніка підсилювача виконана на вже усталеною платформі по 2-хтактного схемою в режимі класу «АВ». Цим досягнута висока ККД підсилювача при високій лінійності підсилювача і досить низький рівень гармонійних спотворень. В англійській літературі така схемотехніка носить назву «Push-pull» підсилювач. Каскад підсилювача виконаний на польових (MOSFET) транзисторах SD2941. Даташіта на транзистори дивимося тут .

Це високо-лінійні транзистори великої потужності спеціально розроблені для кінцевих каскадів КВ і УКВ трансиверів або підсилювачів. Один такий транзистор здатний віддати до 250 Ватт (теоретично). У цьому підсилювачі вони працюють в нормальному режимі, що щадить без перевантаження. Правильно обраний режим роботи укупі з хорошою вентиляцією радіатора досягається висока надійність підсилювача. У довгостроковому режимі передачі підсилювач здатний пропрацювати досить довгий час. Висока вихідна потужність цього підсилювача виконаного за все на 2х транзисторах виходить за рахунок високого напруги живлення – 48 Вольт.

Чистоту вихідного ВЧ сигналу забезпечують 2х-звенні ФНЧ 7 порядку, виконані на феритових кільцях фірми Amidon, що мають низькі втрати і високовольтних конденсаторах. На кожен робочий поддиапазон застосовується свій ФНЧ. Разом їх 6 штук. Кожен такий ФНЧ забезпечує придушення 2-ий гармоніки краще 40дБ і краще 60дБ придушення вищих гармонік.

Повністю мікропроцесорне управління режимами роботи забезпечує зручне використання посилення в автоматичному режимі і гнучке налаштування внутрішніх параметрів підсилювача, а так само режими захисту. Так вручну можна виставити затримку вимикання підсилювача в режимі SSB, температуру включення другого додаткового вентилятора і швидкість його обертання, температуру захисного відключення підсилювача, рівень захисту від перевищення КСВ. Так само на РКІ індикаторі відображається температура, поточне значення КСВ, поточний діапазон роботи. Цікавою особливістю цього підсилювача є можливість зовнішнього управління режиму ALC, для цього на задній панелі підсилювача є свій RC-роз’єм. Так само є можливість його автоматичного контролю. Для режиму автоматичного ALC на задній панелі підсилювача передбачено доступ до резистору, де його рівень можна виставити вручну. Цим забезпечується робота підсилювача в лінійному режимі без перевантажень на піках сигналу.

Управління режимом роботи підсилювача «Вступ \ Передача» можна здійснювати як в автоматичному режимі (ВЧ VOX) так і вручну. На задній панелі для цього передбачений спеціальний RC-роз’єм.

Харчується цей підсилювач величезним, важким, потужним трансформатором. Висока надійність підсилювача і мінімум перешкод по мережі живлення досягнута за рахунок застосуванням трансформатора.
Ну і головною цікавою особливістю цього підсилювача є його можливість роботи в повністю автоматичному режимі. У цьому режимі не потрібно перемикати не тільки режимом «Вступ \ Передача», а й діапазон роботи підсилювача. Вбудований в мікропроцесор частотомер сам визначить частоту передачі і підбере потрібний фільтр низької частоти. Особливо це функція буде корисна для застосування підсилювача в «що не обслуговуються зонах» або «закритих приміщеннях» промислових або військових структур радіозв’язку.

Публикації (RSS) Мапа ТВ-Чиркей